JP6262140B2 - Method for producing metal plate having alloy plating layer - Google Patents
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Description
本発明は、合金めっき層を有する金属板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal plate having an alloy plating layer.
従来より、鋼板などの金属板上に、ニッケルやコバルトなどを含む合金めっき層を、電気めっきにより形成する方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a method is known in which an alloy plating layer containing nickel, cobalt, or the like is formed on a metal plate such as a steel plate by electroplating (see, for example, Patent Document 1).
このような合金めっき層を有する金属板を工業的に製造する方法としては、金属帯を連続的にめっき槽中に供給し、めっき槽中で連続的に電気めっきを行う方法が一般的であり、このような方法によれば、金属帯上に、連続的に合金めっき層を形成することができる。しかしその一方で、このような方法においては、連続的に合金めっき層を形成することより得られる合金めっき層の組成を一定なものとするために、めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑える必要がある。 As a method for industrially producing a metal plate having such an alloy plating layer, a method in which a metal strip is continuously supplied into a plating tank and electroplating is continuously performed in the plating tank is common. According to such a method, the alloy plating layer can be continuously formed on the metal strip. However, on the other hand, in such a method, in order to make the composition of the alloy plating layer obtained by continuously forming the alloy plating layer constant, metal ions in the plating solution contained in the plating tank are used. It is necessary to suppress fluctuations in concentration.
めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑える方法としては、たとえば、合金めっき層を形成することにより消費した金属イオンを補うために、めっき液中に、金属塩化合物粉末を添加して、めっき液に溶解させる方法が挙げられる。しかしながら、この方法においては、粉末の添加を連続的に実施することは困難であり、粉末を水に予め溶かした液体を連続で添加する場合は水も同時にめっき液に入るため、金属イオン濃度の変動抑える際に液量のバランスをも考慮した調整が必要となる。また、消費した金属イオンを補うことは可能であるが、金属塩化合物粉末の添加に伴い、めっき液中において、対アニオンが増加していってしまい、結果として、目的とする合金めっき層の組成や特性が得られないという不具合がある。さらに、このような金属塩化合物粉末は、一般的に高価であるため、製造コストが高くなってしまうという問題もある。 As a method of suppressing fluctuations in the concentration of metal ions in the plating solution contained in the plating tank, for example, metal salt compound powder is added to the plating solution to compensate for metal ions consumed by forming an alloy plating layer. And the method of making it melt | dissolve in a plating solution is mentioned. However, in this method, it is difficult to continuously add powder, and when a liquid in which powder is preliminarily dissolved in water is continuously added, water also enters the plating solution at the same time. When suppressing fluctuations, it is necessary to make adjustments that take into account the balance of the liquid volume. Although it is possible to compensate for the consumed metal ions, the addition of the metal salt compound powder increases the counter anion in the plating solution, resulting in the composition of the intended alloy plating layer. There is a problem that the characteristics cannot be obtained. Furthermore, since such a metal salt compound powder is generally expensive, there is a problem that the manufacturing cost becomes high.
また、めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑える別の方法として、アノード(陽極)として、合金めっき層を構成する各金属からなるアノードを用いる方法が考えられる。すなわち、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成する場合を例示すると、アノードとして、ニッケル電極と、コバルト電極とを用い、これらをニッケルイオンおよびコバルトイオンの供給源とする方法である。しかしながら、この方法では、ニッケル電極およびコバルト電極の枚数に応じて、これらの電極から供給されるニッケルイオンとコバルトイオンとの比率が決まることとなるため、特定の比率の合金めっき層しか形成できないという問題がある。また、この方法では、複数のアノードを用いることとなり、各アノードごとに電流を制御する必要があるが、各アノードに常に均一に電流を流し続けることは非常に困難であり、そのため、合金めっき層を安定的に形成することができないという問題もある。 Further, as another method for suppressing the fluctuation of the metal ion concentration in the plating solution contained in the plating tank, a method using an anode made of each metal constituting the alloy plating layer as the anode (anode) can be considered. That is, the case of forming a nickel-cobalt alloy plating layer is exemplified by a method in which a nickel electrode and a cobalt electrode are used as an anode, and these are used as a supply source of nickel ions and cobalt ions. However, according to this method, the ratio of nickel ions and cobalt ions supplied from these electrodes is determined according to the number of nickel electrodes and cobalt electrodes, so that only an alloy plating layer having a specific ratio can be formed. There's a problem. Further, in this method, a plurality of anodes are used, and it is necessary to control the current for each anode. However, it is very difficult to keep the current flowing uniformly through each anode. There is also a problem that it cannot be formed stably.
さらに、めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑える別の方法として、アノード(陽極)として、合金めっき層を構成する各金属の合金からなる合金ペレットを用いる方法も考えられる。しかしながら、合金からなるペレットの作製は容易でなく、特に融点が高い金属を含む合金ペレットの作製は極めて困難であるという問題がある。また、合金ペレットを用いる方法においては、目的とする合金めっき層に応じた組成割合の合金ペレットを用いる必要があり、この場合には、目的とする合金めっき層の金属割合に応じて、合金ペレットを準備する必要があるという問題や、目的とする合金めっき層を変更する場合に、アノードバスケット中に充填されている合金ペレットを全て入れ替えなければならないため、煩雑となるという問題がある。さらには、合金ペレットを用いる方法においては、合金ペレットを構成する金属の種類によっては、合金ペレットから溶解する各金属の比率(溶解比率)が安定しない場合があり、目的とする合金めっき層が形成できないという問題もある。 Furthermore, as another method for suppressing the fluctuation of the metal ion concentration in the plating solution contained in the plating tank, a method of using an alloy pellet made of an alloy of each metal constituting the alloy plating layer as an anode (anode) is also conceivable. However, it is not easy to produce a pellet made of an alloy, and it is extremely difficult to produce an alloy pellet containing a metal having a particularly high melting point. In the method using alloy pellets, it is necessary to use alloy pellets having a composition ratio corresponding to the target alloy plating layer. In this case, depending on the metal ratio of the target alloy plating layer, the alloy pellets are used. There is a problem that it is necessary to prepare the alloy plating layer, and when the target alloy plating layer is changed, all the alloy pellets filled in the anode basket must be replaced. Furthermore, in the method using alloy pellets, depending on the type of metal constituting the alloy pellets, the ratio of each metal dissolved from the alloy pellets (dissolution ratio) may not be stable, and the desired alloy plating layer is formed. There is also a problem that it cannot be done.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、合金めっき層を有する金属板を製造する際に、めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑えることができ、これにより、得られる合金めっき層の組成を安定させることのできる、合金めっき層を有する金属板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, the purpose of which, when producing a metal plate having an alloy plating layer, it is possible to suppress the fluctuation of the metal ion concentration in the plating solution contained in the plating tank, Thereby, it is providing the manufacturing method of the metal plate which has an alloy plating layer which can stabilize the composition of the alloy plating layer obtained.
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、合金めっき層を形成するための2種以上の金属イオンを含むめっき液と、アノードとを備えるめっき槽中に、金属帯を連続通板させて、めっき槽中で電気めっきを行う際に、アノードとして、合金めっき層を形成するための2種以上の金属ペレットを混合してなるアノードを用い、かつ、各金属ペレットの全表面積比率を制御することで、アノードを構成する各金属ペレットの溶解比率を一定のものとし、さらに、電気めっきを行っている時に、アノード中に金属ペレットを所定の比率で補充し、これにより、めっき液中における金属イオンの濃度の変動を抑えることで、上記目的を達成できることを見出し本発明を完成させるに至った。なお、本発明において、各金属ペレットとは各金属からなる金属ペレットを示す。 As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have continuously provided a metal strip in a plating tank comprising a plating solution containing two or more kinds of metal ions for forming an alloy plating layer and an anode. When performing electroplating in a plating tank by passing the plate, an anode formed by mixing two or more kinds of metal pellets for forming an alloy plating layer is used as the anode, and the total surface area of each metal pellet By controlling the ratio, the dissolution ratio of each metal pellet constituting the anode is made constant, and further, when performing electroplating, the anode is replenished with metal pellets at a predetermined ratio. The inventors have found that the above object can be achieved by suppressing fluctuations in the concentration of metal ions in the liquid, and have completed the present invention. In addition, in this invention, each metal pellet shows the metal pellet which consists of each metal.
すなわち、本発明によれば、合金めっき層を有する金属板を製造する方法であって、前記合金めっき層を形成するための2種以上の金属イオンを含むめっき液と、アノードとを備えるめっき槽中に、金属帯を連続通板させて、前記めっき槽中で電気めっきを行う工程を備え、前記アノードとして前記合金めっき層を形成する各金属からなる金属ペレットを2種以上混合してなるアノードを用い、前記アノードを構成する各金属ペレットの溶解比率が、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した溶解比率となるような、前記アノード中の各金属ペレットの全表面積比率に基づいて、前記アノードを構成する各金属ペレットの混合割合を決定し、前記めっき槽中で電気めっきを行っている時に、前記アノード中に前記金属ペレットを補充する際における、前記金属ペレットの補充比率を、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した比率とすることを特徴とする合金めっき層を有する金属板の製造方法が提供される。 That is, according to the present invention, there is provided a method for producing a metal plate having an alloy plating layer, the plating tank comprising a plating solution containing two or more kinds of metal ions for forming the alloy plating layer, and an anode. An anode formed by mixing two or more kinds of metal pellets made of each metal forming the alloy plating layer as the anode, comprising a step of continuously passing a metal strip and performing electroplating in the plating tank And the total surface area ratio of each metal pellet in the anode is such that the dissolution ratio of each metal pellet constituting the anode is a dissolution ratio corresponding to the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer. based on the mixing ratio determined for each metal pellets constituting the anode, when performing electroplating in the plating bath, the metal pellets in the anode Definitive when refilling, replenishing ratio of the metal pellets, method for producing a metal plate having an alloy plated layer, characterized in that the ratio corresponding to the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer is provided .
本発明の製造方法において、前記合金めっき層を形成する各金属を、M1,M2,M3,・・・Mnとし、前記アノードを構成する各金属ペレットの溶解比率(単位は、%)を、y(M1),y(M2),y(M3),・・・,y(Mn)とし、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率(単位は、%)を、z(M1),z(M2),z(M3),・・・,z(Mn)とした場合に、前記アノードを構成する各金属ペレットの溶解比率が、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対して、M1,M2,M3,・・・Mnのそれぞれについて下記式(1)の関係を満たすような、前記アノード中の各金属ペレットの全表面積比率に基づいて、前記アノードを構成する各金属ペレットの混合割合を決定するように構成することができる。
z(Mx)−21≦y(Mx)≦z(Mx)+21 ・・・(1)
(上記式(1)中、Mxは、それぞれ、M1,M2,M3,・・・Mnを表す。)In the manufacturing method of the present invention, each metal forming the alloy plating layer is M 1 , M 2 , M 3 ,... M n, and the dissolution ratio of each metal pellet constituting the anode (unit:% ) Is y (M 1 ), y (M 2 ), y (M 3 ),..., Y (M n ), and the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer (unit:%) , Z (M 1 ), z (M 2 ), z (M 3 ),..., Z (M n ), the dissolution ratio of each metal pellet constituting the anode is determined by the alloy plating. M 1 , M 2 , M 3 ,... M n with respect to the weight ratio of each metal constituting the layer, the metal pellets in the anode satisfying the relationship of the following formula (1) Based on the total surface area ratio, the mixing ratio of each metal pellet constituting the anode is determined. It can be configured.
z (M x ) −21 ≦ y (M x ) ≦ z (M x ) +21 (1)
(In the above formula (1), M x represents M 1 , M 2 , M 3 ,... M n , respectively.)
本発明の製造方法において、前記各金属ペレットとして、代表長さが5〜50mmであり、かつ、体積が60〜5000mm3であるものを用いるように構成することができる。
また、本発明の製造方法において、前記合金めっき層が、ニッケル−コバルト合金めっき層であり、前記アノードが、ニッケルペレットと、コバルトペレットとを混合してなるアノードであるように構成することができる。
さらに、本発明の製造方法において、前記合金めっき層中のコバルトの重量比率(単位は、%)であるz(Co)を、40≦z(Co)≦60とし、前記コバルトペレットの全表面積比率(単位は、%)であるx(Co)が、前記z(Co)および前記アノードを構成する前記コバルトペレットの溶解比率(単位は、%)であるy(Co)との関係で、下記式(2)、(3)を満たすように、前記アノードを構成する前記ニッケルペレットおよび前記コバルトペレットの混合割合を決定するように構成することができる。
z(Co)−21≦y(Co)≦z(Co)+21 ・・・(2)
y(Co)=−0.8x(Co)2+1.8x(Co) ・・・(3)
In the production method of the present invention, each metal pellet having a representative length of 5 to 50 mm and a volume of 60 to 5000 mm 3 can be used.
In the manufacturing method of the present invention, the alloy plating layer may be a nickel-cobalt alloy plating layer, and the anode may be an anode formed by mixing nickel pellets and cobalt pellets. .
Furthermore, in the production method of the present invention, z (Co) which is a weight ratio (unit:%) of cobalt in the alloy plating layer is set to 40 ≦ z (Co) ≦ 60, and the total surface area ratio of the cobalt pellets X (Co) which is (unit is%) is the following formula in relation to z (Co) and y (Co) which is the dissolution ratio (unit is%) of the cobalt pellet constituting the anode. (2) It can comprise so that the mixing ratio of the said nickel pellet and the said cobalt pellet which comprises the said anode may be determined so that (3) may be satisfy | filled.
z (Co) -21 ≦ y (Co) ≦ z (Co) +21 (2)
y (Co) = − 0.8x (Co) 2 + 1.8x (Co) (3)
本発明によれば、合金めっき層を有する金属板を製造する際に、電気めっきに用いるアノードとして、前記合金めっき層を形成するための2種以上の金属ペレットを混合してなるアノードを用い、かつ、各金属ペレットの全表面積比率を制御することで、めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑えることができ、これにより、得られる合金めっき層の組成を安定させることができる。 According to the present invention, when manufacturing a metal plate having an alloy plating layer, an anode formed by mixing two or more metal pellets for forming the alloy plating layer is used as an anode used for electroplating. And by controlling the total surface area ratio of each metal pellet, fluctuations in the metal ion concentration in the plating solution contained in the plating tank can be suppressed, thereby stabilizing the composition of the resulting alloy plating layer. it can.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態で用いるめっきラインの一例を示す図である。本実施形態のめっきラインは、金属帯10上に、合金めっき層を形成するためのラインであり、図1に示すように、金属帯10が、コンダクターロール40により、めっき液30を備えるめっき槽20内に連続的に送られ、めっき槽20内で、電気めっきされることにより、金属帯10上に連続的に合金めっき層が形成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plating line used in the present embodiment. The plating line of this embodiment is a line for forming an alloy plating layer on the
本実施形態のめっきラインは、図1に示すように、金属帯10をめっき槽20内に搬送するためのコンダクターロール40、めっき槽20内において、金属帯10の進行方向を変えるためのシンクロール50、金属帯10をめっき槽20から引き上げるためのコンダクターロール60を備えている。本実施形態においては、これら各ロールのうち、コンダクターロール40,60は、整流器80a,80bと電気的に接続されており、整流器を介して外部電源(不図示)からカソード電流が供給されるようになっている。そして、これにより、金属帯10は、コンダクターロール40,60を介して、外部電源から直流電流が印加されることとなる。
As shown in FIG. 1, the plating line of this embodiment includes a
また、めっき槽20内には、4本のアノード70a〜70dが浸漬されており、これら4本のアノード70a〜70dのうち、アノード70a,70dは整流器80aと電気的に接続されており、また、アノード70b,70cは整流器80bと電気的に接続されており、整流器80a,80bを介して外部電源(不図示)からアノード電流が供給される。
In addition, four
そのため、金属帯10はコンダクターロール40,60の作用により通電し、通電した状態でめっき槽20内のめっき液30中に搬送されることで、4本のアノード70a〜70dの作用により合金めっきが行われ、金属帯10上に合金めっき層が形成される。
Therefore, the
本実施形態において、金属帯10としては、特に限定されず、たとえば、鋼板、ティンフリースチール、アルミニウム合金板、亜鉛めっき鋼板、亜鉛―コバルト―モリブデン複合めっき鋼板、亜鉛―ニッケル合金めっき鋼板、亜鉛―鉄合金めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板、ニッケルめっき鋼板、銅めっき鋼板あるいはステンレス鋼板などの各種金属を用いることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、金属帯10上に形成する合金めっき層としては、特に限定されないが、たとえば、後述するアノード70a〜70d形成用の金属ペレットとしての入手可能性や、該金属ペレットの安定性等の観点から、ニッケル−コバルト合金めっき層、ニッケル−錫合金めっき層、ニッケル−亜鉛合金めっき層、銅−ニッケル合金めっき層、錫−亜鉛合金めっき層、錫−銅合金めっき層、錫−コバルト合金めっき層、銅−亜鉛合金めっき層、銅−コバルト合金めっき層などが挙げられる。これらのなかでも、電池容器用途に用いた場合に、高い導電性を確保できるという点より、ニッケル−コバルト合金めっき層が好適である。また、ニッケル−コバルト合金めっき層としては、コバルトの含有割合(z(Co))が40〜60重量%(40≦z(Co)≦60)の範囲であるものが好ましい。コバルトの含有割合を上記範囲とすることにより、電池容器用途に用いた場合に、電解液中へのコバルトの溶出を防止しながら、高い導電性を確保することができる。
Moreover, in this embodiment, it does not specifically limit as an alloy plating layer formed on the
めっき液30としては、金属帯10上に形成する合金めっき層の種類や、合金組成に応じたものを用いればよく、通常は、金属帯10上に形成する合金めっき層を構成する各金属のイオンを含有するものが用いられる。たとえば、金属帯10上に形成する合金めっき層を、ニッケル−コバルト合金めっき層とする場合には、めっき液30として、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸コバルトおよびホウ酸を含有してなるワット浴をベースとしためっき浴などを用いることができる。なお、この場合における配合量は、たとえば、硫酸ニッケル:10〜300g/L、塩化ニッケル:20〜60g/L、硫酸コバルト:10〜250g/L、ほう酸:10〜40g/Lの範囲とすることができる。なお、本実施形態においては、めっき液30として、めっき槽20の容量より多くの量のめっき液を準備し、準備しためっき液30のうち一部を、めっき槽20の外部に設置しためっき液槽(不図示)内に入れておき、めっき液槽と、めっき槽20との間をポンプなどにより循環させながら電解処理を行ってもよい。
What is necessary is just to use the thing according to the kind of alloy plating layer formed on the
また、本実施形態においては、アノード70a〜70dとしては、金属帯10上に合金めっき層を形成するための2種以上の金属のペレットを混合してなるものを用いる。すなわち、たとえば、金属帯10上に形成する合金めっき層がM1の金属およびM2の金属の2種類の金属の合金である場合には、M1の金属のペレットと、M2の金属のペレットとを、混合してなるものを用いる。なお、アノード70a〜70dの詳細については、後述する。In this embodiment, the
整流器80a,80bとしては、特に限定されず、コンダクターロール40,60およびアノード70a〜70dに供給する電流の大きさや電圧に応じて、公知の整流器を用いることができる。
The
そして、本実施形態においては、以下のようにして、金属帯10に電気めっきが施され、金属帯10に合金めっきが形成される。
In the present embodiment, electroplating is performed on the
すなわち、まず、金属帯10は、コンダクターロール40により、めっき槽20内に搬送され、めっき槽20のめっき液30中において、めっき液30に浸漬されているアノード70a,70b間に搬送される。そして、金属帯10は、アノード70a,70b間を通過する際にアノード70a,70bと対峙し、通電したコンダクターロール40,60を介して外部電源から印加された直流電流の作用により、電気めっきにより、合金めっき層の形成が行なわれる。
That is, first, the
次いで、金属帯10は、アノード70a,70bの作用により電気めっきが施された後、シンクロール50により進行方向を変えられた後、めっき液30に浸漬されているアノード70c,70d間に搬送される。そして、金属帯10は、アノード70c,70d間を通過する際にアノード70c,70dと対峙し、通電したコンダクターロール40,60を介して外部電源から印加された直流電流の作用により、電気めっきにより、合金めっき層のさらなる形成が行われる。次いで、金属帯10は、コンダクターロール60により引き上げられる。本実施形態では、このようにして、金属帯10に合金めっき層が形成される。
Next, the
なお、図1には、本実施形態で用いるめっきラインとして、めっき槽20のみを示したが、めっき槽20において電気めっきがされる前に、金属帯10について、脱脂を行なうための脱脂処理槽、および脱脂液リンズ処理槽や、酸洗を行うための酸洗処理槽、および酸洗液リンズ処理槽を有するような構成であってもよい。この場合には、金属帯10は、脱脂処理槽に搬送され脱脂が行われた後、脱脂液リンズ処理槽に搬送され、脱脂液リンズ槽において、脱脂処理液が洗い流される。さらに、酸洗処理槽に搬送され、酸洗処理槽において、酸洗が行われた後、酸洗液リンズ処理槽に搬送され、酸洗液リンズ処理槽において、酸洗処理液が洗い流される。そして、めっき槽20に搬送され、めっき槽20内において、電気めっきが施されることとなる。
In FIG. 1, only the
また、本実施形態においては、めっき槽20において電気めっきがされる前にストライクめっきなどの前処理を施すための処理槽や、めっき槽20において電気めっきがされた後に、金属帯10について、金属帯10に付着しためっき処理液30を洗い流すための電解液リンズ処理槽がさらに備えられていてもよい。
Moreover, in this embodiment, after the electroplating is performed in the
さらに、図1には、めっき槽20を一つ有する構成を例示して示したが、金属帯10上に形成する合金めっき層の厚み等に応じて、めっき槽20を連続して複数有するような構成としてもよい。
Further, FIG. 1 illustrates a configuration having one
次いで、本実施形態で用いるアノード70a〜70dについて、詳細に説明する。本実施形態においては、アノード70a〜70dとしては、金属帯10上に合金めっき層を形成するための2種以上の金属のペレットを混合してなるものを用いる。具体的には、合金めっき層がM1の金属、M2の金属の2種類の金属の合金である場合には、M1の金属のペレットと、M2の金属のペレットとを、混合した状態でアノードバスケット中に充填したものを用いる。すなわち、たとえば、金属帯10上に形成する合金めっき層を、ニッケル−コバルト合金めっき層とする場合には、アノード70a〜70dは、ニッケルペレットと、コバルトペレットとを、混合した状態でアノードバスケット中に充填することにより構成することができる。Next, the
あるいは、金属帯10上に形成する合金めっき層を、3種以上の金属の合金とする場合(たとえば、M1,M2,M3の合金とする場合)には、これら3種以上の合金に対応する金属のペレットを用いて、アノード70a〜70dを構成すればよい。Alternatively, when the alloy plating layer formed on the
また、本実施形態において、アノード70a〜70dとして用いる複数の金属ペレットの混合割合は、次のようにして決定する。すなわち、アノード70a〜70dを構成する各金属ペレットの溶解比率が、金属帯10上に形成する合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した溶解比率となるような、アノード70a〜70dを構成する各金属ペレットの全表面積比率を求め、該全表面積比率に基づいて、アノード70a〜70dとして用いる複数の金属ペレットの混合割合を決定する。
In the present embodiment, the mixing ratio of the plurality of metal pellets used as the
複数の金属ペレットの混合割合のより具体的な決定方法としては、以下の通りとすることが好ましい。なお、以下においては、金属帯10上に形成する合金めっき層を形成する各金属を、M1,M2,M3,・・・Mnとし、アノード70a〜70dを構成する各金属ペレットの溶解比率(単位は、%)を、y(M1),y(M2),y(M3),・・・,y(Mn)とし、金属帯10上に形成する合金めっき層を構成する各金属の重量比率(単位は、%)を、z(M1),z(M2),z(M3),・・・,z(Mn)とする。
そして、本実施形態では、アノード70a〜70dを構成する各金属ペレットの溶解比率が、合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対して、M1,M2,M3,・・・Mnのそれぞれについて下記式(1)の関係を満たすような、アノード70a〜70d中の各金属ペレットの全表面積比率を求め、該各金属ペレットの全表面積比率に基づいて、アノード70a〜70dとして用いる複数の金属ペレットの混合割合を決定する。
z(Mx)−21≦y(Mx)≦z(Mx)+21 ・・・(1)
(上記式(1)中、Mxは、それぞれ、M1,M2,M3,・・・Mnを表す。)
なお、本実施形態においては、上記式(1)の関係を満たすような、アノード70a〜70d中の各金属ペレットの全表面積比率を求め、該各金属ペレットの全表面積比率に基づいて、アノード70a〜70dとして用いる複数の金属ペレットの混合割合を決定することが好ましいが、下記式(4)の関係を満たすようにすることがより好ましく、下記式(5)の関係を満たすようにすることがさらに好ましい。
z(Mx)−11≦y(Mx)≦z(Mx)+11 ・・・(4)
z(Mx)−5≦y(Mx)≦z(Mx)+5 ・・・(5)
(上記式(4)、(5)中、Mxは、それぞれ、M1,M2,M3,・・・Mnを表す。)As a more specific determination method of the mixing ratio of a plurality of metal pellets, the following is preferable. In the following, each metal forming the alloy plating layer formed on the
In the present embodiment, dissolution ratio of each metal pellets comprising the
z (M x ) −21 ≦ y (M x ) ≦ z (M x ) +21 (1)
(In the above formula (1), M x represents M 1 , M 2 , M 3 ,... M n , respectively.)
In the present embodiment, the total surface area ratio of each metal pellet in the
z (M x ) −11 ≦ y (M x ) ≦ z (M x ) +11 (4)
z (M x ) −5 ≦ y (M x ) ≦ z (M x ) +5 (5)
(In the above formulas (4) and (5), M x represents M 1 , M 2 , M 3 ,... M n , respectively.)
本実施形態によれば、上記のごとく制御することにより、めっき液30中において、金属帯10上において合金めっき層の形成により消費されるM1,M2,M3,・・・Mnの金属イオンの量と、アノードから供給されるM1,M2,M3,・・・Mnの金属イオンの量とをほぼ同量とすることができ、これにより、めっき液30中に含有されるM1,M2,M3,・・・Mnの金属イオンの比率および含有割合を一定とすることができる。そして、その結果として、金属帯10に形成される合金めっきの組成を安定させることができる。According to the present embodiment, by controlling as described above, M 1 , M 2 , M 3 ,..., M n consumed by the formation of the alloy plating layer on the
ここで、本実施形態においては、各金属ペレットの溶解比率は、アノード70a〜70d中の各金属ペレットの全表面積比率によって制御できるものである。すなわち、各金属ペレットの溶解比率は、アノード70a〜70d中の各金属ペレットの全表面積比率に依存したものとなる。そのため、本実施形態においては、上記のごとく、アノード70a〜70d中の各金属ペレットの全表面積比率を制御することで、各金属ペレットの溶解比率を制御するものであり、これにより、めっき槽20中の金属イオン濃度を一定なものとし、金属帯10上に形成する合金めっき層の組成を安定させるものである。
Here, in this embodiment, the dissolution ratio of each metal pellet can be controlled by the total surface area ratio of each metal pellet in the
なお、各金属ペレットの溶解比率とは、アノード電流により溶解する各金属の重量割合であり、めっき反応におけるイオン収支から計算することができる。 The dissolution ratio of each metal pellet is the weight ratio of each metal dissolved by the anode current and can be calculated from the ion balance in the plating reaction.
また、各金属ペレットの全表面積比率とは、アノード70a〜70dを構成する全ての金属ペレットの表面積に対する、各金属ペレットの表面積の比率である。すなわち、たとえば、アノード70a〜70dが、ニッケルペレットと、コバルトペレットとからなるものである場合には、コバルトの全表面積比率とは、アノード70a〜70dを構成する全てのニッケルペレットの表面積と、全てのコバルトペレットの表面積との総和に対する、全てのコバルトペレットの表面積の比率を示す。たとえば、ニッケルペレットの比表面積をSNi[cm2/g]、ニッケルペレットの配合量をANi[g]とすると、全てのニッケルペレットの表面積はANi×SNi[cm2]で表すことができる。また、コバルトペレットの比表面積をSCo[cm2/g]、コバルトペレットの配合量をACo[g]とすると、全てのコバルトペレットの表面積はACo×SCo[cm2]で表すことができる。したがって、本実施形態においては、各金属ペレットの溶解比率が、金属帯10上に形成する合金めっき層中の金属比率(重量比率)と対応するものとなるよう、配合量と比表面積とから計算される各金属ペレットの全表面積比率を制御することで、めっき液30中の金属イオン濃度を一定なものとし、金属帯10上に形成する合金めっき層の組成を安定させることができるものである。Moreover, the total surface area ratio of each metal pellet is the ratio of the surface area of each metal pellet to the surface area of all metal pellets constituting the
また、本実施形態において、たとえば、金属帯10上に形成する合金めっき層を、ニッケル−コバルト合金めっき層とする場合には、コバルトの重量比率を40〜60重量%、すなわち、ニッケル−コバルト合金めっき層中のコバルトの重量比率(単位は、%)であるz(Co)を、40≦z(Co)≦60とすることが好ましく、この場合には、ニッケルペレットと、コバルトペレットの混合割合(重量比率)を、以下の通りとすることが好ましい。
すなわち、アノード70a〜70d中に含有されるコバルトペレットの全表面積比率(単位は、%)を、x(Co)とし、アノード70a〜70dを構成するコバルトペレットの溶解比率(単位は、%)を、y(Co)とした場合に、x(Co)が、z(Co)およびy(Co)との関係で、下記式(2)、(3)を満たすように、アノード70a〜70dを構成するニッケルペレットおよびコバルトペレットの混合割合を決定することが好ましい。
z(Co)−21≦y(Co)≦z(Co)+21 ・・・(2)
y(Co)=−0.8x(Co)2/100+1.8x(Co) ・・・(3)In this embodiment, for example, when the alloy plating layer formed on the
That is, the total surface area ratio (unit is%) of the cobalt pellets contained in the
z (Co) -21 ≦ y (Co) ≦ z (Co) +21 (2)
y (Co) = − 0.8x (Co) 2 /100+1.8x(Co) (3)
なお、ここにおいて、アノード70a〜70d中に含有されニッケルペレットの全表面積比率(単位は、%)を、x(Ni)とし、アノード70a〜70dを構成するニッケルペレットの溶解比率(単位は、%)を、y(Ni)とし、ニッケル−コバルト合金めっき層中のニッケルの重量比率(単位は、%)を、z(Ni)とした場合に、通常、x(Co)+x(Ni)=100、y(Co)+y(Ni)=100、z(Co)+z(Ni)=100の関係が成り立つこととなる。
Here, the total surface area ratio (unit is%) of the nickel pellets contained in the
本実施形態においては、アノード70a〜70dを構成するコバルトペレットの溶解比率y(Co)が、上記式(2)、(3)を満たすように、アノード70a〜70d中に含有されるコバルトペレットの全表面積比率x(Co)を制御することでめっき液30中に含有されるニッケルイオンおよびコバルトイオンの比率および含有割合を一定とすることができる。そして、その結果として、金属帯10に形成されるニッケル−コバルト合金めっき層の組成を安定させることができる。なお、ニッケル−コバルト合金めっき層の組成をより安定したものとすることができるという観点より、下記式(6)を満たすようにすることがより好ましく、下記式(7)を満たすようにすることがさらに好ましい。
z(Co)−11≦y(Co)≦z(Co)+11 ・・・(6)
z(Co)−5≦y(Co)≦z(Co)+5 ・・・(7)In this embodiment, the cobalt pellets contained in the
z (Co) -11 ≦ y (Co) ≦ z (Co) +11 (6)
z (Co) -5 ≦ y (Co) ≦ z (Co) +5 (7)
なお、上記式(2)は、アノード70a〜70dを構成するコバルトペレットの溶解比率y(Co)と、合金めっき層中のコバルトの重量比率z(Co)との関係を示す関係式であり、本発明者等の知見によると、y(Co)を、z(Co)との関係で上記式(2)を満たすようにすることにより(より好ましくは上記式(6)、さらに好ましくは上記式(7)を満たすようにすることにより)、めっき液30中に含有されるニッケルイオンおよびコバルトイオンの比率および含有割合を一定とし、これにより、金属帯10に形成されるニッケル−コバルト合金めっき層の組成を安定させることができるものである。
In addition, the said Formula (2) is a relational expression which shows the relationship between the dissolution ratio y (Co) of the cobalt pellet which comprises the
また、上記式(3)は、アノード70a〜70dを構成するコバルトペレットの溶解比率y(Co)と、アノード70a〜70d中に含有されるコバルトペレットの全表面積比率x(Co)との関係を示す関係式であり、本発明者等の知見によると、合金めっき層中のコバルトの重量比率z(Co)が、40≦z(Co)≦60の範囲にある場合には、y(Co)と、x(Co)とは、上記式(3)の関係を満たすものとなる。そのため、本実施形態によれば、上記式(2)に基づき、目標とする、コバルトペレットの溶解比率y(Co)を求め、求めたコバルトペレットの溶解比率y(Co)を用いて、上記式(3)に従い、目標とする、コバルトペレットの全表面積比率x(Co)を求め、求めたコバルトペレットの全表面積比率x(Co)に基づいて、ニッケルペレットと、コバルトペレットの混合割合(重量比率)を決定することができる。
Further, the above formula (3) shows the relationship between the dissolution ratio y (Co) of the cobalt pellets constituting the
たとえば、ニッケル−コバルト合金めっき層中のコバルトの重量比率z(Co)を、z(Co)=50(すなわち、50重量%)とする場合には、アノード70a〜70dを構成するコバルトペレットの溶解比率y(Co)は、上記式(2)より、29≦y(Co)≦71であることが好ましく、上記式(6)より、39≦y(Co)≦61であることがより好ましく、上記式(7)より、45≦y(Co)≦55であることがさらに好ましい。また、この場合における、アノード70a〜70d中に含有されるコバルトペレットの全表面積比率x(Co)は、上記式(2)、(3)より、17.5≦x(Co)≦51.0であることが好ましく、上記式(3)、(6)より、24.3≦x(Co)≦41.6であることがより好ましく、上記式(3)、(7)より、28.6≦x(Co)≦36.5であることがさらに好ましい。
For example, when the weight ratio z (Co) of cobalt in the nickel-cobalt alloy plating layer is set to z (Co) = 50 (that is, 50% by weight), dissolution of cobalt pellets constituting the
このように、たとえば、ニッケル−コバルト合金めっき層中のコバルトの重量比率z(Co)を、z(Co)=50とした場合における、具体的な数値範囲からも明らかなように、本実施形態においては、安定した合金めっき層を形成するためには、アノード70a〜70dを構成する金属ペレットの混合割合(重量比率)は、合金めっき層の金属比率(重量比率)に必ずしも対応するものではなく、上記各式を満たすような関係とする必要があるものである。そして、本実施形態においては、上記各式を満たすようなコバルトペレットの全表面積比率x(Co)を求め、これに基づいて、アノード70a〜70dを構成するニッケルペレットとコバルトペレットとの混合割合(重量比率)を求めるものである。なお、コバルトペレットの全表面積比率x(Co)から、ニッケルペレットとコバルトペレットとの混合割合(重量比率)を求める方法としては、たとえば、ニッケルペレットおよびコバルトペレットの重量当たりの表面積の値を用いる方法などが挙げられる。
また、上記においては、主として、金属帯10上に、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成する場合を例示して説明を行ったが、このような態様に限定されるものではない。Thus, for example, as is clear from the specific numerical range when the weight ratio z (Co) of cobalt in the nickel-cobalt alloy plating layer is z (Co) = 50, In order to form a stable alloy plating layer, the mixing ratio (weight ratio) of the metal pellets constituting the
In the above description, the case where a nickel-cobalt alloy plating layer is formed on the
なお、本実施形態においては、アノード70a〜70dとして用いる複数の金属ペレットの形状および混合割合は、上述した範囲とすればよいが、アノード70a〜70dとして用いる複数の金属ペレットは、通常、めっき処理の進行に伴い、溶解し、消耗してしまうことが避けられないものである。
In the present embodiment, the shape and mixing ratio of the plurality of metal pellets used as the
特に、各金属ぺレットは、その密度が大きく異ならず、目標とする溶解比率が1:1である場合には、各金属ペレットは、同一形状および同一サイズであれば、消耗による各金属ペレットの全表面積比率の変動も抑えられるため、これにより安定した合金めっき層を形成することが可能となるため、同一形状および同一サイズであることが望ましい。しかしその一方で、同一形状および同一サイズの金属ペレットを入手困難な場合や、各金属ペレットを構成する金属の密度が異なる場合、さらには、目標とする溶解比率が1:1でない場合には、必ずしも同一形状および同一サイズの金属ペレットを用いる必要はなく、消耗に伴う各金属ペレットの全表面積比率の変化を低減できるような形状および形状およびサイズのペレットを選択し、用いることが望ましい。特に、各金属ペレットの形状およびサイズを調整することで、必ずしも同一形状および同一サイズでなくても、各金属ペレット1個当たりの消耗による表面積変化を予測することができるため、このような表面積変化が、各金属ペレット間で同調したものであれば、消耗に伴う各金属ペレットの全表面積比率の変動を有効に抑制することができ、これにより安定した合金めっき層を形成することができる。 In particular, the density of each metal pellet is not greatly different, and when the target dissolution ratio is 1: 1, each metal pellet has the same shape and the same size. Since fluctuations in the total surface area ratio can also be suppressed, it is possible to form a stable alloy plating layer. Therefore, the same shape and the same size are desirable. However, on the other hand, when it is difficult to obtain metal pellets of the same shape and the same size, or when the density of the metal constituting each metal pellet is different, and when the target dissolution ratio is not 1: 1, It is not always necessary to use metal pellets having the same shape and size, and it is desirable to select and use pellets having a shape, shape and size that can reduce the change in the total surface area ratio of each metal pellet due to wear. In particular, by adjusting the shape and size of each metal pellet, the surface area change due to wear per metal pellet can be predicted even if it is not necessarily the same shape and size. However, if it synchronizes between each metal pellet, the fluctuation | variation of the total surface area ratio of each metal pellet accompanying consumption can be suppressed effectively, and, thereby, a stable alloy plating layer can be formed.
加えて、本実施形態においては、上記方法に加えて、後述するように、消耗した金属ペレットを補うために、各属ペレットを所定の比率で定期的に補充することによっても、既に消耗してしまった金属ペレットの影響による各金属ペレットの全表面積比率の変動を抑えることができる。 In addition, in the present embodiment, in addition to the above method, as described later, in order to supplement the consumed metal pellets, it is already consumed by replenishing each genus pellet periodically at a predetermined ratio. Variations in the total surface area ratio of each metal pellet due to the influence of the metal pellet can be suppressed.
また、本実施形態において、金属帯10上に合金めっき層を形成する際において、形成される合金めっき層の組成を安定させるという点より、電気めっきを行う際の電流密度は、1〜40A/dm2とすることが好ましく、めっき液30のpHは1.5〜5とすることが好ましい。また、めっき液30の温度(浴温)を、40〜80℃とすることが好ましい。電気めっきを行う際の電流密度が大きすぎても、あるいは小さすぎても、また、めっき液30のpHが高すぎても、低すぎても、さらには、めっき液30の温度が高すぎても、あるいは低すぎても、形成される合金めっき層の組成が不安定になるおそれがある。Moreover, in this embodiment, when forming an alloy plating layer on the
さらに、本実施形態においては、めっき処理の進行に伴い、各金属ペレットは溶解していき消耗してしまうため、定期的に、各金属ペレットを、アノードバスケット中に補充することが好ましい。なお、各金属ペレットを補充する際における、各金属ペレットの補充比率は、特に限定されないが、合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した比率とすることが好ましい。たとえば、金属帯10上に形成する合金めっき層を、コバルトの含有割合が50重量%のニッケル−コバルト合金めっき層とする場合には、補充する各金属ペレットの割合は、「ニッケルペレット:コバルトペレット」の重量比で1:1とすればよい。特に、アノード70a〜70d中の各金属ペレットは、形成される合金めっき層の組成比率に応じた重量比で溶解するものであるため、本実施形態においては、金属ペレットを補充する際には、合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した比率で補充することが望ましく、これにより、合金めっき層を安定して形成することが可能となる。また、本実施形態においては、金属ペレットを補充する際には、このように合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した比率で補充すればよいため、めっきの進行に伴い、金属ペレットが消耗した場合でも、より簡便に金属ペレットの補充を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, as each metal pellet is dissolved and consumed as the plating process proceeds, it is preferable to regularly replenish each metal pellet in the anode basket. In addition, the replenishment ratio of each metal pellet when replenishing each metal pellet is not particularly limited, but is preferably a ratio corresponding to the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer. For example, when the alloy plating layer formed on the
なお、金属ペレットの補充を行うタイミングとしては、特に限定されるものではないが、金属ペレットが溶解し総表面積が減少すると、つまりアノード70a〜70dを構成する全ての金属ペレットの表面積が減少すると、アノードまたはカソードの電流密度が設定範囲を逸脱するため、連続的にペレットを補充することが望ましい。
The timing for replenishing the metal pellet is not particularly limited, but when the metal pellet is dissolved and the total surface area is reduced, that is, when the surface area of all the metal pellets constituting the
また、本実施形態において、アノード70a〜70dに用いる金属ペレットとしては、特に限定されないが、代表長さ(球状である場合には、その直径を意味し、その他の形状である場合には、その形状における最大長さ)が、5〜50mm(好ましくは5〜40mm)であり、かつ、体積が60〜5000mm3であるものを用いることが好ましい。本実施形態によれば、このような代表長さおよび体積のペレットを用いることにより、金属ペレットを補充する際に、総表面積を著しい変化なく安定させつつ所望の重量比で連続的に金属ペレットを補充することが可能となり、かつ、消耗に伴う比表面積の変動を抑制可能とすることにより各金属ペレットの全表面積の変動を抑制することが可能となり、各金属ペレットの全表面積比率の変動を抑制できる。さらに、このような代表長さおよび体積のペレットを用いることにより、補充において追加する金属ペレットによって、既に消耗してしまった金属ペレットの影響による各金属ペレットの全表面積比率の変動を抑えることができ、十分な安定性を得ることができる。Further, in the present embodiment, the metal pellets used for the
特に、金属ペレットの代表長さが大きすぎると、金属ペレット1個あたりの重量および面積が大きくなることから、金属ペレットを補充により追加した際の総表面積の変化が著しくなり、総表面積が安定しにくくなってしまう。さらに、特に各金属毎に異なる大きさの金属ペレットを用いた場合、上述したように金属ペレットの補充は重量比にて行った場合に、各金属ペレットの全表面積比率が変化しやすくなってしまうため、好ましくない。これに対し、本発明者等は、工業的に生産可能なめっき速度やアノードバスケットの大きさ、めっき被覆される金属帯10の大きさ、設備の大きさを考慮し、鋭意検討を行った結果、金属ペレットとして、代表長さとおよび体積が上記範囲にあるものを用いることにより、補充による総表面積および各金属ペレットの全表面積比率の変化を抑制することを見出したものであり、そのため、このような補充による総表面積および各金属ペレットの全表面積比率の変化を抑制するという観点より、本実施形態においては、金属ペレットとして、代表長さとおよび体積が上記範囲にあるものを用いることが好ましい。
In particular, if the representative length of the metal pellet is too large, the weight and area per metal pellet will increase, so the total surface area will change significantly when the metal pellet is added by replenishment, and the total surface area will be stable. It becomes difficult. Furthermore, especially when metal pellets of different sizes are used for each metal, as described above, when the metal pellets are replenished at a weight ratio, the total surface area ratio of each metal pellet is likely to change. Therefore, it is not preferable. On the other hand, the present inventors have conducted intensive studies in consideration of the industrially available plating speed, the size of the anode basket, the size of the
一方で、用いる金属ペレットの大きさ、すなわち、体積(消耗していない初期の大きさ)が大きすぎると、消耗してない初期の金属ペレットと、消耗後の金属ペレットとの間で、比表面積の差が大きくなってしまい、これにより、消耗に伴う各金属ペレットの全表面積比率の変動が著しく大きくなってしまう。そして、その結果として、形成される合金めっき層の組成が不安定になってしまうため、好ましくない。また、金属ペレットの代表長さが大きすぎると、アノードバスケット内に隙間なく充填することが困難となり充填率が低くなり、さらにはペレットが存在しない空洞が発生するおそれがある。また、めっき液30への溶解性が低下するおそれがある。
On the other hand, if the size of the metal pellet to be used, that is, the volume (the initial size that has not been consumed) is too large, the specific surface area between the initial metal pellet that has not been consumed and the metal pellet that has been consumed As a result, the variation in the total surface area ratio of each metal pellet due to wear is significantly increased. As a result, the composition of the formed alloy plating layer becomes unstable, which is not preferable. On the other hand, if the representative length of the metal pellet is too large, it is difficult to fill the anode basket without a gap, the filling rate is lowered, and there is a possibility that a void without the pellet is generated. Moreover, there exists a possibility that the solubility to the
一方、代表長さが小さすぎる場合や、体積が小さすぎる場合には、アノードバスケットへの充填の際にペレットが跳ねたり落ちたりするためハンドリングが困難となり、また、アノードバスケットの目から出てしまい、アノードバスケットとアノードバスケットの外側に設置されるアノードバッグとの間で詰まって突起状となるおそれがある。代表長さが大きすぎると、アノードバスケット内に隙間なく充填することが困難となり充填率が低くなり、さらにはペレットが存在しない空洞が発生するおそれがある。また、めっき液30への溶解性が低下するおそれがある。
On the other hand, if the representative length is too small or the volume is too small, the pellets will bounce or fall when filling the anode basket, making handling difficult and coming out of the anode basket. There is a risk of clogging between the anode basket and the anode bag installed outside the anode basket, resulting in a protruding shape. If the representative length is too large, it is difficult to fill the anode basket without a gap, and the filling rate is lowered, and there is a possibility that a void without pellets is generated. Moreover, there exists a possibility that the solubility to the
これに対し、金属ペレットとして、代表長さ5〜50mm、体積60〜5000mm3であるものを用いることにより、補充の際に総表面積を著しい変化なく安定させつつ重量比で連続的に補充することが可能となり、かつ、消耗に伴う比表面積の変動を抑制可能とすることにより各金属ペレットの全表面積比率の変動を抑制できる。さらに、このような代表長さおよび体積を有する金属ペレットを用いることにより、補充において追加する金属ペレットによって、既に消耗してしまった金属ペレットの影響による各金属ペレットの全表面積比率の変動を抑えることができ、十分な安定性を得ることができるOn the other hand, by using a metal pellet having a representative length of 5 to 50 mm and a volume of 60 to 5000 mm 3 , the total surface area can be replenished continuously in a weight ratio while stabilizing without significant change during replenishment. In addition, it is possible to suppress the variation in the total surface area ratio of each metal pellet by enabling the variation in the specific surface area due to wear to be suppressed. Furthermore, by using metal pellets having such a representative length and volume, the fluctuation of the total surface area ratio of each metal pellet due to the influence of metal pellets that have already been consumed by the metal pellets added during replenishment is suppressed. Can obtain sufficient stability
また、本実施形態において、アノード70a〜70dに用いる金属ペレットの形状としては特に限定されないが、たとえば、球状、楕円体、円柱状、コイン形状、あるいはこれらに近い形状であるものが好ましく用いられる。特に、このような形状のものを用いることにより、アノード70a〜70dに充填し、電気めっきの進行に伴い、消耗(溶解)していき小さくなっていった場合でも、ある程度の大きさまでは、初期形状を保つことができ、しかも、さらに溶解が進行した場合でも最終的には球状に近づくため、消耗に伴う各金属ペレットの全表面積比率の計算あるいは予想がし易いため、各金属ペレットの全表面積比率を安定させやすいという利点がある。
Moreover, in this embodiment, it does not specifically limit as a shape of the metal pellet used for
また、本実施形態においては、めっき液の濃度を調整するために、適宜、金属塩化合物粉末を添加してもよい。なお、金属塩化合物粉末の添加量は、本発明の作用効果を損なわない範囲において適宜設定することが望ましい。 Moreover, in this embodiment, in order to adjust the density | concentration of a plating solution, you may add a metal salt compound powder suitably. In addition, as for the addition amount of metal salt compound powder, it is desirable to set suitably in the range which does not impair the effect of this invention.
本実施形態においては、金属帯10について電気めっきにより合金めっき層を形成する際に、アノード(陽極)70a〜70dとして、合金めっき層を形成するための2種以上の金属ペレットを混合してなるアノードを用いるものである。そのため、本実施形態によれば、めっき槽に含まれるめっき液中の金属イオン濃度の変動を抑制することができ、これにより、金属帯10上に、安定して合金めっき層を形成することができる。特に、本実施形態によれば、たとえば、めっき液中に、金属塩化合物粉末を添加して、めっき液に溶解させる方法のように、対アニオンが増加してしまうという不具合が発生しないため、これに伴う問題、すなわち、目的とする組成および特性のめっき皮膜が安定的に得られないものとなってしまうという問題を有効に防止することができる。
In this embodiment, when forming an alloy plating layer by electroplating the
加えて、本実施形態によれば、合金めっき層を形成するための金属ペレットの配合割合を変更することで、アノードの溶解比率を細かく設定することができるため、これにより、合金めっき層の合金組成を幅広い組成範囲から、しかも詳細に選択することができる。 In addition, according to the present embodiment, the dissolution ratio of the anode can be set finely by changing the blending ratio of the metal pellets for forming the alloy plating layer. The composition can be selected in detail from a wide composition range.
特に、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成する場合を例示すると、アノードとして、ニッケル電極と、コバルト電極とを用い、これらをニッケルイオンおよびコバルトイオンの供給源とする方法においては、次のような問題がある。 In particular, the case of forming a nickel-cobalt alloy plating layer is exemplified. In the method using a nickel electrode and a cobalt electrode as an anode and using these as a supply source of nickel ions and cobalt ions, the following problems are caused. There is.
すなわち、たとえば、図2に示す例のように、図1に示すめっきラインにおいて、めっきラインを構成するアノード70a,70dをニッケル電極とし、アノード70b,70cをコバルト電極で構成し、ニッケルとコバルトの比率がモル比で1:1であるニッケル−コバルト合金めっき層を形成するために、各アノード70a〜70dに、それぞれ1000Aの電流を流すような構成とした場合には、一方の面(アノード70a,70dに近接する面)においては、形成される合金層がニッケルリッチな組成となり、他方の面(アノード70b,70cに近接する面)においては、形成される合金層がコバルトリッチな組成となり、組成バラツキが生じてしまう。
That is, for example, as in the example shown in FIG. 2, in the plating line shown in FIG. 1, the
あるいは、図3に示す例のように、図2に示す例と同様に、各アノード70a〜70dを構成し、かつ、ニッケルとコバルトの比率がモル比で2:1であるニッケル−コバルト合金めっき層を形成するために、アノード70a,70dに流す電流を1333Aとし、アノード70b,70cに流す電流を666Aとする構成とした場合には、上記図2に示す例と同様に、一方の面(アノード70a,70dに近接する面)においては、形成される合金層がニッケルリッチな組成となり、他方の面(アノード70b,70cに近接する面)においては、形成される合金層がコバルトリッチな組成となり、組成バラツキが生じてしまう。加えて、この図3に示す例においては、アノード70a,70dに近接する面の合金層の厚みと、アノード70b,70cに近接する面の合金層の厚みとの比が、電流量に応じた厚み、すなわち、2:1の比率となってしまう不具合や、電流密度が異なるため、目的とする特性の被膜を得られないおそれもある。
Alternatively, like the example shown in FIG. 3, similarly to the example shown in FIG. 2, nickel-cobalt alloy plating that constitutes each of the
さらに、図4に示す例のように、めっきラインを構成するアノード70b,70dをニッケル電極とし、アノード70a,70cをコバルト電極で構成し、上記図3に示す例と同様に、ニッケルとコバルトの比率がモル比で2:1であるニッケル−コバルト合金めっき層を形成した場合には、上記図3の場合と異なり、アノード70a,70dに近接する面の合金層の厚みと、アノード70b,70cに近接する面の合金層の厚みとの比を均等なものとすることができるものの、組成バラツキが生じてしまうという問題については依然として解決できず、さらには、この場合においても、電流密度が異なるため、目的とする特性の被膜を得られないおそれもある。
Further, as in the example shown in FIG. 4, the
加えて、図2〜図4に示す例においては、各アノード70a〜70dに供給する電流量を、各アノード70a〜70dごとに制御する必要があることから、図1に示す例とは異なり、各アノード70a〜70dごとに整流器を用いる必要があり(すなわち、図2〜図4に示す例では、整流器が4個必要となる。)、図1に示す例と比較して、製造コストが高くなるという問題がある。
In addition, in the example shown in FIGS. 2 to 4, since the amount of current supplied to each of the
このような問題に対し、たとえば、図5に示す例のように、図4に示す例において、整流器の数を2個とした場合には、たとえば、アノード70a,70dを例示して説明すると、それぞれ均等に1000Aずつ電流を流そうとしても、各アノードに至る電流線の抵抗等の影響により、均等に1000Aずつ電流を流すことができず、そのため、得られる合金層の組成を適切に制御することができないという不具合がある。
For example, when the number of rectifiers is two in the example illustrated in FIG. 4 as in the example illustrated in FIG. 5, for example, the
これに対し、本実施形態によれば、合金めっき層を形成するための金属ペレットの配合割合を変更することで、アノードの溶解比率を細かく設定することができ、しかも、各アノードから供給される金属イオンの比率を均一なものとすることができるため、上記図2〜図5に示すような不具合の発生を有効に防止することができる。 On the other hand, according to the present embodiment, the dissolution ratio of the anode can be finely set by changing the blending ratio of the metal pellets for forming the alloy plating layer, and supplied from each anode. Since the ratio of metal ions can be made uniform, it is possible to effectively prevent the occurrence of problems as shown in FIGS.
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
《実施例1》
まず、下記に示す化学組成を有する鋼帯(厚さ0.2mm、幅200mm)を準備した。
C:0.039重量%、Mn:0.02重量%、Si:0.22重量%、P:0.016重量%、S:0.008重量%、残部:Feおよび不可避的不純物Example 1
First, a steel strip (thickness 0.2 mm, width 200 mm) having the chemical composition shown below was prepared.
C: 0.039 wt%, Mn: 0.02 wt%, Si: 0.22 wt%, P: 0.016 wt%, S: 0.008 wt%, balance: Fe and inevitable impurities
そして、準備した鋼帯を電解脱脂した後、水洗し、硫酸で酸洗した後、さらに水洗した後、図1に示すめっきラインを用いて、鋼帯表面に、連続的にニッケル−コバルト合金めっき層を形成する処理を行い、鋼帯上に、「ニッケル:コバルト」の比率が50:50(重量比)、すなわち、合金めっき層中のコバルトの重量比率z(Co)が、z(Co)=50であるニッケル−コバルト合金めっき層を連続的に形成した。なお、「ニッケル:コバルト」の比率は、ニッケル−コバルト合金めっき層を形成した後、形成後のニッケル−コバルト合金めっき層を溶解させ、得られた溶解物について、ICP発光分光分析を行うことにより測定した。 The prepared steel strip is electrolytically degreased, washed with water, pickled with sulfuric acid, further washed with water, and then continuously plated with nickel-cobalt alloy on the surface of the steel strip using the plating line shown in FIG. The ratio of “nickel: cobalt” is 50:50 (weight ratio), that is, the weight ratio z (Co) of cobalt in the alloy plating layer is z (Co). = 50 A nickel-cobalt alloy plating layer was continuously formed. The ratio of “nickel: cobalt” is obtained by forming the nickel-cobalt alloy plating layer, dissolving the formed nickel-cobalt alloy plating layer, and performing ICP emission spectroscopic analysis on the obtained melt. It was measured.
具体的には、2Lのめっき液30を、攪拌させながら、各アノード70a〜70dの電流密度:10A/dm2、めっき処理時間:8時間の条件にてニッケル−コバルト合金めっき層を連続的に形成する処理を行った。Specifically, the nickel-cobalt alloy plating layer is continuously formed under the conditions of a current density of each
なお、アノード70a〜70dとしては、球状のニッケルペレット(比表面積:0.6cm2/g、直径:10.7mm)1469gと、コイン型のコバルトペレット(比表面積:0.6cm2/g、厚み方向と垂直な面の直径:34.0mm)733gとを混合し、これらをアノードバスケットに充填したものを用いた。すなわち、ニッケルペレット(x(Ni)):コバルトペレット(x(Co))=66.7:33.3(表面積比)としたアノードを用いた。As
また、本実施例においては、めっき液30としては、以下のめっき液を用いた。
浴組成:硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸コバルト、塩化コバルト、およびホウ酸を、ニッケルイオン濃度:65.4g/L、コバルトイオン濃度:12.6g/Lで含有
pH:3.5〜5.0
浴温:60℃In this example, the following plating solution was used as the
Bath composition: Nickel sulfate, nickel chloride, cobalt sulfate, cobalt chloride, and boric acid are contained at nickel ion concentration: 65.4 g / L, cobalt ion concentration: 12.6 g / L pH: 3.5 to 5.0
Bath temperature: 60 ° C
そして、本実施例においては、8時間のめっき処理中において1時間ごとに、めっき液中のニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の測定することで、めっき液組成の安定性を評価した。8時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の測定結果を図6(A)に示す。 In this example, the stability of the plating solution composition was evaluated by measuring the nickel ion concentration and the cobalt ion concentration in the plating solution every hour during the plating process for 8 hours. FIG. 6A shows the measurement results of the nickel ion concentration and the cobalt ion concentration during the plating process for 8 hours.
《実施例2》
アノード70a〜70dとして、球状のニッケルペレット(比表面積:0.6cm2/g、直径:10.7mm)974gと、コイン型のコバルトペレット(比表面積:0.6cm2/g、厚み方向と垂直な面の直径:34.0mm)985gとを混合し、これらをアノードバスケットに充填したものを用いた(ニッケルペレット(x(Ni)):コバルトペレット(x(Co))=49.7:50.3(表面積比))以外は、実施例1と同様にして、鋼帯について、電気めっきを行い、ニッケル−コバルト合金めっき層を連続的に形成した。8時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の測定結果を図6(B)に示す。Example 2
As
《実施例3》
アノード70a〜70dとして、球状のニッケルペレット(比表面積:0.6cm2/g、直径:10.7mm)1684gと、コイン型のコバルトペレット(比表面積:0.6cm2/g、厚み方向と垂直な面の直径:34.0mm)558gとを混合し、これらをアノードバスケットに充填したものを用いた(ニッケルペレット(x(Ni)):コバルトペレット(x(Co))=75.1:24.9(表面積比))以外は、実施例1と同様にして、鋼帯について、電気めっきを行い、ニッケル−コバルト合金めっき層を連続的に形成した。なお、実施例3においては、めっき処理時間を8時間から6時間に変更した。6時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の測定結果を図6(C)に示す。Example 3
As
《比較例1》
アノード70a〜70dとして、球状のニッケルペレット(比表面積:0.6cm2/g、直径:10.7mm)2222gのみをアノードバスケットに充填したものを用いた以外は、実施例1と同様にして、鋼帯について、電気めっきを行い、ニッケル−コバルト合金めっき層を連続的に形成した。8時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の測定結果を図7(A)に示す。<< Comparative Example 1 >>
As
《比較例2》
アノード70a〜70dとして、コイン型のコバルトペレット(比表面積:0.6cm2/g、厚み方向と垂直な面の直径:34.0mm)1738gのみをアノードバスケットに充填したものを用いた以外は、実施例1と同様にして、鋼帯について、電気めっきを行い、ニッケル−コバルト合金めっき層を連続的に形成した。8時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の測定結果を図7(B)に示す。<< Comparative Example 2 >>
As
《評価》
図6(A)〜図6(C)に示すように、アノード70a〜70dとして、ニッケルペレットとコバルトペレットとを混合して、アノードバスケットに充填したものを用いた実施例1〜3においては、8時間(または6時間)のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の変動を適切に抑えることができ、これにより、鋼帯上に形成されるニッケル−コバルト合金めっき層の組成を安定させることが可能であった。特に、アノード70a〜70dとして、ニッケルペレット(x(Ni)):コバルトペレット(x(Co))=66.7:33.3(表面積比)としたアノードを用いた実施例1においては、8時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度を一定なものとすることができ、鋼帯上に形成されるニッケル−コバルト合金めっき層の組成をほぼ均一にすることが可能であった。<Evaluation>
As shown in FIG. 6 (A) to FIG. 6 (C), in Examples 1 to 3 using the
一方、図7(A)〜図7(B)に示すように、アノード70a〜70dとして、ニッケルペレットのみを用いた比較例1、コバルトペレットのみを用いた比較例2においては、8時間のめっき処理中における、ニッケルイオン濃度およびコバルトイオン濃度の変動が大きくなり、これに伴い、鋼帯上に形成されるニッケル−コバルト合金めっき層の組成も変動する結果となった。
On the other hand, as shown in FIGS. 7 (A) to 7 (B), in Comparative Example 1 using only nickel pellets and Comparative Example 2 using only cobalt pellets as
また、図8に、実施例1〜3および比較例1,2における、アノード70a〜70d中のコバルト比率(面積比)と、イオン収支から計算したコバルト溶解比率(重量比)との関係を示す。図8に示すように、アノード中におけるコバルト混合比率が高くなると(ニッケル混合比率が低くなると)、アノード70a〜70dのコバルト溶解比率も高くなる(ニッケル溶解比率が低くなる)傾向にあり、この傾向は、一定の関係(y(Co)=−0.8x(Co)2/100+1.8x(Co))を有することが確認できる。FIG. 8 shows the relationship between the cobalt ratio (area ratio) in the
なお、表1に、実施例1〜3、比較例1,2における、アノード70a〜70d中におけるコバルトペレットの全表面積比率x(Co)と、コバルトペレットの溶解比率y(Co)と、めっき液の安定性の評価結果との関係を示す。なお、表1において、めっき液の安定性は、以下の基準で評価した。すなわち、めっき液を構成する各金属イオン濃度(g/L)の6時間内における振れ幅(すなわち、6時間内における、最大値と最小値との差)に基づいて、以下の基準で評価した。振れ幅が小さいほど、めっき液の安定性に優れるものと評価することができる。
A:振れ幅が5g/L以内であり、かつ、初期値からのずれが±3.5g/L以内。
B:振れ幅が5g/L以内であり、かつ、初期値からのずれが±3.5g/L超
C:振れ幅が8g/L以内。
D:振れ幅が8g/L超。In Table 1, the total surface area ratio x (Co) of cobalt pellets in the
A: The runout is within 5 g / L, and the deviation from the initial value is within ± 3.5 g / L.
B: The swing width is within 5 g / L, and the deviation from the initial value exceeds ± 3.5 g / L. C: The swing width is within 8 g / L.
D: The runout is over 8 g / L.
表1の結果からも明らかなように、実施例1〜3、特に、実施例1,3はめっき液の安定性に優れたものであることが確認できる。 As is apparent from the results in Table 1, it can be confirmed that Examples 1 to 3, particularly Examples 1 and 3, are excellent in the stability of the plating solution.
10…金属帯
20…めっき槽
30…めっき液
40,60…コンダクターロール
50…シンクロール
70a,70b,70c,70d…アノード
80a,80b…整流器DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記合金めっき層を形成するための2種以上の金属イオンを含むめっき液と、アノードとを備えるめっき槽中に、金属帯を連続通板させて、前記めっき槽中で電気めっきを行う工程を備え、
前記アノードとして前記合金めっき層を形成する各金属からなる金属ペレットを2種以上混合してなるアノードを用い、
前記アノードを構成する各金属ペレットの溶解比率が、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した溶解比率となるような、前記アノード中の各金属ペレットの全表面積比率に基づいて、前記アノードを構成する各金属ペレットの混合割合を決定し、
前記めっき槽中で電気めっきを行っている時に、前記アノード中に前記金属ペレットを補充する際における、前記金属ペレットの補充比率を、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対応した比率とすることを特徴とする合金めっき層を有する金属板の製造方法。 A method of manufacturing a metal plate having an alloy plating layer,
A step of performing electroplating in the plating tank by continuously passing a metal strip in a plating tank comprising a plating solution containing two or more kinds of metal ions for forming the alloy plating layer and an anode. Prepared,
Using an anode obtained by mixing two or more metal pellets made of each metal forming the alloy plating layer as the anode,
Based on the total surface area ratio of each metal pellet in the anode, such that the dissolution ratio of each metal pellet constituting the anode is a dissolution ratio corresponding to the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer, Determine the mixing ratio of each metal pellet constituting the anode ,
A ratio corresponding to the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer, the replenishment ratio of the metal pellets when replenishing the metal pellets in the anode when performing electroplating in the plating tank method for producing a metal plate having an alloy plated layer, characterized in that a.
前記アノードを構成する各金属ペレットの溶解比率が、前記合金めっき層を構成する各金属の重量比率に対して、M1,M2,M3,・・・Mnのそれぞれについて下記式(1)の関係を満たすような、前記アノード中の各金属ペレットの全表面積比率に基づいて、前記アノードを構成する各金属ペレットの混合割合を決定することを特徴とする請求項1に記載の合金めっき層を有する金属板の製造方法。
z(Mx)−21≦y(Mx)≦z(Mx)+21 ・・・(1)
(上記式(1)中、Mxは、それぞれ、M1,M2,M3,・・・Mnを表す。) Each metal forming the alloy plating layer is M 1 , M 2 , M 3 ,... M n, and the dissolution ratio (unit:%) of each metal pellet constituting the anode is y (M 1 ), Y (M 2 ), y (M 3 ),..., Y (M n ), and the weight ratio (unit:%) of each metal constituting the alloy plating layer is z (M 1 ). , Z (M 2 ), z (M 3 ),..., Z (M n )
The dissolution ratio of each metal pellet constituting the anode is expressed by the following formula (1) for each of M 1 , M 2 , M 3 ,... M n with respect to the weight ratio of each metal constituting the alloy plating layer. 2. The alloy plating according to claim 1, wherein a mixing ratio of each metal pellet constituting the anode is determined based on a total surface area ratio of each metal pellet in the anode so as to satisfy the relationship of A method for producing a metal plate having a layer.
z (M x ) −21 ≦ y (M x ) ≦ z (M x ) +21 (1)
(In the above formula (1), M x represents M 1 , M 2 , M 3 ,... M n , respectively.)
前記アノードが、ニッケルペレットと、コバルトペレットとを混合してなるアノードであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の合金めっき層を有する金属板の製造方法。 The alloy plating layer is a nickel-cobalt alloy plating layer,
The method for producing a metal plate having an alloy plating layer according to any one of claims 1 to 3 , wherein the anode is an anode obtained by mixing nickel pellets and cobalt pellets.
前記コバルトペレットの全表面積比率(単位は、%)であるx(Co)が、前記z(Co)および前記アノードを構成する前記コバルトペレットの溶解比率(単位は、%)であるy(Co)との関係で、下記式(2)、(3)を満たすように、前記アノードを構成する前記ニッケルペレットおよび前記コバルトペレットの混合割合を決定することを特徴とする請求項4に記載の合金めっき層を有する金属板の製造方法。
z(Co)−21≦y(Co)≦z(Co)+21 ・・・(2)
y(Co)=−0.8x(Co)2/100+1.8x(Co) ・・・(3) Z (Co) which is a weight ratio (unit:%) of cobalt in the alloy plating layer is set to 40 ≦ z (Co) ≦ 60,
X (Co) which is a total surface area ratio (unit:%) of the cobalt pellet is y (Co) which is a dissolution ratio (unit:%) of the cobalt pellet constituting the z (Co) and the anode. 5. The alloy plating according to claim 4 , wherein a mixing ratio of the nickel pellets and the cobalt pellets constituting the anode is determined so as to satisfy the following formulas (2) and (3): A method for producing a metal plate having a layer.
z (Co) -21 ≦ y (Co) ≦ z (Co) +21 (2)
y (Co) = − 0.8x (Co) 2 /100+1.8x(Co) (3)
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